KR20200019487A - 용선 생산 설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

용선 생산 설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용선 생산 설비용 고로에서 용융물이 배출되는 출선구의 단면적을 측정하는 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 출선구의 중심부와 동일한 높이에서 사선방향으로 설치된 측정 카메라를 통해 촬영된 연속된 이미지를 이미지 프로세싱을 통해 실시간으로 출선구의 단면적을 측정하여 출선구의 확공 측정시 오류를 최소화하여 실시간 출선 배출량 정보 및 출선구 상태 정보를 정량적으로 관리할 수 있도록 제공하는 용선 생산설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

용선 생산 설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING CROSS SECTION OF TAP HOLE OF BLAST FURNACE EXHAUSTING MOLTEN METAL IN MOLTEN IRON PRODUCTION FACILITY}
본 발명은 용선 생산 설비용 고로에서 용융물이 배출되는 출선구의 단면적을 측정하는 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 출선구의 중심부와 동일한 높이에서 사선방향으로 설치된 측정 카메라를 통해 촬영된 연속된 이미지를 이미지 프로세싱을 통해 실시간으로 출선구의 단면적을 측정하여 출선구의 배출량 측정 및 확공 형상 측정시 기존의 직경을 이용한 방법에서 발생되는 오류를 최소화하여 출선구를 정량적으로 관리할 수 있도록 제공하는 용선 생산설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 용선 생산 설비는 용선(molten iron)을 생산하기 위한 설비로서, 고로(용광로, blast furnace)의 내부로 원료인 철광석과 연료인 코크스를 적정 비율로 투입한 후, 열풍로에서 고온의 열풍을 고로로 공급하여 고로 내부에서 일정 시간 동안의 환원 반응을 통해 용융된 용융물을 고로 외부로 배출시켜 용선을 생산한다.
도 1은 일반적인 용선 생산 설비를 설명하기 위해 간략하게 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 용선 생산 설비(10)는 고로(11)의 내부로 원료(철광석, 1)과 연료(코크스, 2)를 일정 비율로 투입한 후, 열풍로에서 고로(11)의 풍구(11a)를 통해 열풍(3)을 공급한다. 이후 고로(11)의 내부로 투입된 원료(1)와 연료(2)는 열풍(3)으로 인해 환원과 용융되어 출선구(11b)를 통해 용융물(4)이 배출된다.
고로(11)의 출선구(11b)를 통해 배출되는 용융물(4)은 용선(5)과 슬래그(6)를 포함한다. 용선(5)과 슬래그(6)는 원료(1)와 연료(2)가 열풍(3)에 의해 환원과 용융되는 과정에서 고로(11)의 노저(hearth)에 저장되는데, 이들(5, 6)의 비중 차이로 인해 하부에는 용선(5)이 저장되고, 용선(5)의 상부에는 슬래그(6)가 저장된다.
출선구(11b)를 통해 용융물(4)을 배출하기 위해서는 개공기라 불리는 장비를 이용한 기계적 드릴링을 통해 출선구(11b)를 관통하여 출선구멍을 형성한다. 이렇게 형성된 출선구멍을 통해 용융물(4)이 배출된다. 용융물(4)의 배출 시간, 즉 출선 시간은 고로(11)의 내용물이나 상황에 따라 다르지만, 통상적으로 대략 2~4시간 동안 진행된다.
이후, 출선구(11b)로부터 용융물(4)의 출선이 완료되면, 머드 건이라는 장비를 이용하여 용융물(4)을 배출하기 위해 뚫은 출선구(11b)의 출선구멍을 머드재로 충진하여 폐공한다. 이러한 공정을 반복적으로 실시하여 출선 조업을 진행한다. 그리고, 배출된 용융물(4) 중 용선(5)은 용선 이송설비(topedo ladle car)(12)를 통해 제강 공정으로 이송되고, 슬래그(6)는 슬래그 처리설비(수재설비)(13)로 이송되어 처리된다.
출선구(11b)의 직경은 시간이 경과함에 따라 벽면 침식에 의한 물리적 및 화학적 마모에 의해 그 직경이 점차 확대되는 특성을 보인다. 이러한 출선구의 직경은 용선 생산 설비 조업에서 개공 후 폐공시점을 확인하기 위한 중요한 인자로서 사용되는 한편, 고로(11)에서 배출된 용융물(4)의 양을 정량적으로 확인하기 위한 주요 계산 인자로서 사용됨에 따라 출선 조업에 있어서 그 중요성은 매우 크다 할 것이다.
출선구(11b)의 침식 속도는 머드재의 재질, 용선과 슬래그의 혼합비율, 용융물의 온도, 고로(11)의 내부 압력이나 출선 속도 등에 복잡하게 의존하고 있어 항상 일정하게 유지되지 않는다. 이 때문에 출선 조업에서 출선구(11b)의 상황을 실시간으로 모니터링하는 것은 용선 생산 설비의 안정적인 조업을 위해서 매우 중요하다.
출선 조업 과정에서 출선구(11b)를 적절한 시점에 폐공하지 못할 경우에는 고로(11) 내의 가스와 코크스 등이 출선구(11b)를 통해 배출되어 심각한 문제를 초래할 수 있다. 하지만 실제 대부분의 출선 조업 현장에서는 단순히 설치된 감시 카메라(CCTV)를 통해 조업자의 육안으로 폐공 시점을 판단하거나, 출선 시간을 통해 폐공 시점을 판단하고 있은 실정에 있으며, 이러한 방법들은 출선구(11b)의 확공을 조업자의 경험에 의존하고 있는 것으로, 정확한 정량적 관리는 되지 못하고 있는 실정이다.
KR 10-0419770 B1, 2004. 02. 10. KR 10-0435857 B1, 2004. 06. 02. KR 20-0181320 Y1, 200. 02. 25. KR 10-1419391 B1, 2014. 07. 08.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 실시간으로 출선구의 직경이 아닌 단면적을 측정하여 출선구의 배출량 측정 및 형상에 관한 모니터링시 오류를 최소화하여 출선구를 정량적으로 관리할 수 있도록 제공하는 용선 생산설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 용선 생산 설비용 고로의 출선구와 동일 높이로 상기 출선구의 좌측과 우측에 각각 배치되어 상기 출선구의 중심부를 기준으로 상기 출선구의 좌측 및 우측영역을 실시간으로 촬영하는 제1 및 제2 측정 카메라; 및 상기 제1 및 제2 측정 카메라를 통해 촬영된 상기 출선구의 좌측 및 우측영역의 영상 이미지 각각에 대해 실시간으로 이미지 프로세싱을 수행한 후 상기 제1 및 제2 측정 카메라와 상기 출선구의 정면방향 간의 각도 차이를 기하학적 보정을 통해 각각 구해진 상기 출선구의 좌측영역의 단면적과 상기 출선구의 우측영역의 단면적을 합산하여 상기 출선구의 전체 단면적을 산출하는 측정 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 용선 생산 설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 측정 단말기는 상기 제1 및 제2 측정 카메라에서 촬영된 영상 이미지로부터 휘도값을 추출하는 휘도 추출부; 상기 휘도 추출부를 통해 추출된 휘도값이 출선된 용융물의 스트림을 대상으로 그 상승폭이 일정 수준 이하로 현저히 줄어드는 시점을 도출하고, 그 시점으로부터 수직으로 그은 직선을 상기 출선구의 중심부 기준선으로 선정하는 기준선 선정부; 상기 출선구와 상기 기준선 선정부에서 선정된 중심부 기준선 사이의 영역을 설정영역으로 설정하고, 설정된 설정영역에 대해 외곽선 분포를 수치화하는 외곽선 수치화부; 상기 외곽선 수치화부에서 설정된 설정영역을 세로축 방향으로 상기 제1 및 제2 측정 카메라의 해상도에 부합하는 단위 셀로 각각 구분하여 설정하는 단위 셀 설정부; 및 상기 중심부 기준선을 기준으로 세로방향으로 구분 설정된 단위 셀 각각에 대해 상기 외곽선과 상기 중심부 기준선 사이의 차이에 따른 픽셀값을 추출하는 픽셀값 추출부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 측정 단말기는 상기 제1 및 제2 측정 카메라와 상기 출선구 간의 각도 차이를 보정하는 기하학적 보정부; 및 상기 기하학적 보정부를 통해 보정된 각 단위 셀의 픽셀값을 토대로 상기 출선구의 좌우측영역의 단면적을 각각 구한 후 상기 출선구의 좌측영역의 단면적과 상기 출선구의 우측영역의 단면적을 합산하여 상기 출선구의 전체 단면적을 산출하는 출선구 단면적 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은 용선 생산 설비용 고로의 출선구와 동일 높이로 상기 출선구의 좌측과 우측에 각각 배치된 제1 및 제2 측정 카메라를 통해 출선구의 중심부를 기준으로 상기 출선구의 좌측 및 우측영역을 실시간으로 촬영하는 단계; 상기 제1 및 제2 측정 카메라를 통해 촬영된 상기 출선구의 좌측 및 우측영역의 영상 이미지 각각에 대해 실시간으로 이미지 프로세싱을 수행하는 단계; 상기 제1 및 제2 측정 카메라와 상기 출선구의 정면방향 간의 각도 차이를 기하학적 보정을 통해 보정한 후 상기 출선구의 좌우측영역의 단면적을 각각 산출하는 단계; 및 상기 출선구의 좌측영역의 단면적과 상기 출선구의 우측영역의 단면적을 합산하여 상기 출선구의 전체 단면적을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용선 생산 설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 이미지 프로세싱을 수행하는 단계는 상기 제1 및 제2 측정 카메라에서 촬영된 영상 이미지로부터 휘도값을 추출하는 단계; 추출된 휘도값이 출선된 용융물의 스트림을 대상으로 그 상승폭이 일정 수준 이하로 현저히 줄어드는 시점을 도출하고, 그 시점으로부터 수직으로 그은 직선을 상기 출선구의 중심부 기준선으로 선정하는 단계; 상기 출선구와 선정된 중심부 기준선 사이의 영역을 설정영역으로 설정하고, 설정된 설정영역에 대해 외곽선 분포를 수치화하는 단계; 상기 설정된 설정영역을 세로축 방향으로 상기 제1 및 제2 측정 카메라의 해상도에 부합하는 단위 셀로 각각 구분하여 설정하는 단계; 및 상기 중심부 기준선을 기준으로 세로방향으로 구분 설정된 단위 셀 각각에 대해 상기 외곽선과 상기 중심부 기준선 사이의 차이에 따른 픽셀값을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 출선구의 중심부와 동일한 높이에서 사선방향으로 설치된 측정 카메라를 통해 촬영된 연속된 이미지를 이미지 프로세싱을 통해 실시간으로 출선구의 단면적을 측정하되, 측정된 출선구의 단면적을 측정 카메라와 상기 출선구의 정면방향 간의 각도 차이를 기하학적 보정을 통해 보정하여 출선구의 확공 측정시 오류를 최소화하여 출선구를 정량적으로 관리할 수 있다.
도 1은 일반적인 용선 생산 설비를 설명하기 위해 간략하게 도시한 개념도.
도 2는 일반적인 출선구로 배출되는 용융물의 스트림을 촬영한 이미지 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용선 생산 설비용 고로의 용융물을 배출하는 출선구의 단면적을 측정하는 시스템을 설명하기 위해 간략하게 도시한 개념도.
도 4는 도 3에 도시된 측정 단말기의 구성을 설명하기 위해 도시한 블럭도.
도 5는 도 3에 도시된 측정 단말기의 이미지 프로세싱 처리 과정에서 중심부 기준선을 선정하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 6은 도 5에서 선정된 중심부 기준선을 토대로 설정영역의 외곽선과 중심부 기준선과의 차이값을 추출하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 용융물 스트림의 실제 이미지를 도시한 도면.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 기하학적 보정 방법에 대해 설명하기 위해 도시한 도면들.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 용선 생산 설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 일반적인 출선구로 배출되는 용융물의 스트림을 촬영한 이미지 도면이다.
도 2와 같이, 출선구(①)의 직경은 동심원으로 이루어지지 않는다. 이에 따라, 출선구(①)의 직경을 측정한 후 단순하게 원의 면적을 구하는 방법으로 출선구(①)로부터 출선되는 용융물(②)의 양을 산출하는 경우에는 오류 가능성이 상당히 높다.
이에, 본 발명에서는 출선구의 직경이 아닌 실시간으로 출선구경의 단면적을 측정하여 출선구의 확공 측정시 오류를 최소화하여 출선구경을 정량적으로 관리할 수 있도록 제공한다.
도 1에서 미설명된 '③'은 비산방지 덮개를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용선 생산 설비용 고로의 용융물을 배출하는 출선구의 단면적을 측정하는 시스템을 설명하기 위해 간략하게 도시한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 용선 생산 설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 시스템(20)은 고로(11)의 출선구(11b)와 동일 높이로 출선구(11b)의 좌측과 우측에 서로 대칭하도록 각각 배치되어 출선구(11b)의 좌측과 우측을 각각 실시간으로 촬영하는 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)와, 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)를 통해 촬영된 출선구(11b) 영역의 영상 이미지를 실시간으로 이미지 프로세싱하여 출선구(11b)의 단면적을 측정하는 측정 단말기(23)를 포함한다.
도 4는 도 3에 도시된 측정 단말기의 구성을 설명하기 위해 도시한 블럭도이고, 도 5는 도 3에 도시된 측정 단말기의 이미지 프로세싱 처리 과정에서 중심부 기준선을 선정하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 6은 도 5에서 선정된 중심부 기준선을 토대로 설정영역의 외곽선과 중심부 기준선과의 차이값을 추출하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 용융물 스트림의 실제 이미지를 도시한 도면이다.
도 4와 같이, 출선구(11b)의 단면적을 측정하기 위한 측정 단말기(23)는 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)를 통해 실시간으로 촬영된 출선구(11b) 영역의 영상 이미지를 이미지 프로세싱하여 처리한다. 이를 위해 휘도 추출부(231), 기준선 선정부(232), 외곽선 수치화부(233), 단위 셀 설정부(234) 및 픽셀값 추출부(235)를 포함한다.
휘도 추출부(231)는 도 5와 같이, 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)에서 각각 촬영된 영상 이미지에서 블랙과 화이트 간의 휘도 차를 이용하여 휘도값을 각각 추출한다.
기준선 선정부(232)는 도 5와 같이, 휘도 추출부(231)를 통해 추출된 휘도값이 출선된 용융물(4)의 스트림 진행방향(가로방향)에 대해 상부 용융물(4)의 스트림을 대상으로 그 상승폭(변화폭)이 일정 수준 이하로 현저히 줄어드는 시점을 도출하여 그 시점으로부터 수직으로 그은 직선을 출선구(11b)의 중심부 기준선(CL)로 선정한다.
외곽선 수치화부(233)는 출선구(11b)와 기준선 선정부(232)에서 선정된 중심부 기준선(CL) 사이의 영역(A)을 설정하고, 설정된 설정영역(A)에 대해 외곽선(OL1) 분포를 수치화한다. 이때, 외곽선(OL1) 분포는 외곽선(OL1)의 위치를 x, y 좌표로 수치화한다.
단위 셀 설정부(234)는 외곽선 수치화부(233)에 설정된 설정영역(A)을 세로축 방향으로 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)의 해상도에 부합하는 단위 셀(UC)로 구분한다.
픽셀값 추출부(235)는 중심부 기준선(CL)을 기준으로 세로방향으로 구분 설정된 단위 셀(UC) 각각에 대해 외곽선(OL1)과 중심부 기준선(CL) 사이의 거리 상의 차이값(길이)을 추출한다. 이때, 외곽선(OL1)과 중심부 기준선(CL) 사이의 거리 상의 차이값은 카메라 이미지 상에서 단위 셀(UC) 각각의 픽셀값을 이용하여 추출할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)는 용융물(4)로 인해 출선구(11b)를 정면에서 배치할 수 없다. 이에 전술한 바와 같이, 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)를 출선구(11b)를 중심으로 좌측과 우측에 각각 하나씩 서로 대칭하도록 사선방향으로 배치하여 출선구(11b)를 촬영함에 따라 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)와 출선구(11b) 간의 각도 차이로 인해 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)에서 촬영된 출선구의 영상 이미지는 실제 출선구와 다르게 왜곡되어 타원의 형태(도 2 및 도 7 참조)를 보여주기 때문에 정면에서 출선구(11b)를 바라본 원형의 단면적으로의 보정이 필요하다.
이에 따라, 본 발명에 따른 출선구 단면적 측정 단말기(23)는 휘도 추출, 기준선 선정, 외곽선 수치화, 단위 셀 설정 및 픽셀값 추출 후 기하학적 보정을 실시한다.
기하학적 보정부(236)는 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)와 출선구(11b) 간의 각도 차이로 인해 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)에서 촬영된 영상 이미지를 보정한다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 기하학적 보정 방법에 대해 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 8의 (a)는 제1 및 제2 측정 카메라를 통해 촬영된 출선구 영역의 이미지를 나타낸 도면이고, (b)는 출선구 영역의 실제 이미지(출선구를 정면에서 바라본 이미지)를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 기하학적 보정부(236)는 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)와 출선구(11b) 사이의 각도(θ) 차이에 따라 이미지 프로세싱 과정에서 픽셀값 추출부(235)를 통해 추출된 각 단위 셀(UC)의 픽셀값을 실제 출선구(11b)를 기준으로 보정한다.
도 9와 같이, 이미지 프로세싱 과정에서 얻어진 것으로, 출선구(11b)의 좌우측에 배치된 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)로 촬영된 카메라 이미지 상의 외곽선(OL1)과 중심부 기준선(CL) 간의 픽셀 길이(각 단위 셀(UC)의 픽셀값)를 토대로 출선구(11b)의 실제 이미지 상의 외곽선(OL2)과 중심부 기준선(CL) 간의 가로방향으로의 픽셀 길이(L2)를 구한다. 이때, 픽셀 길이(L2)는 하기 [수학식 1]을 통해 구할 수 있다.
[수학식 1]
L2 = L1/sinθ
여기서, 'L1'은 앞서 이미지 프로세싱 과정에서 얻어진 것으로, 출선구(11b)의 좌우측에 배치된 제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)로 촬영된 카메라 이미지 상의 외곽선(OL1)과 중심부 기준선(CL) 간의 픽셀 길이(각 단위 셀(UC)의 픽셀값)를 나타낸다.
이후, 상기 [수학식 1]로 구해진 픽셀 길이(L2)를 토대로 출선구(11b)의 실제 영역을 설정하고, 설정된 영역 내에서 y축(세로축) 방향으로 단위 셀의 개수를 설정한다. 이때, 단위 셀의 개수는 측정 카메라의 최대 해상도에 부합하도록 설정한다.
이후, 설정된 단위 셀의 개수를 대상으로 기하학적 보정된 출선구(11b)의 실제 외곽선(OL2) 분포 x, y 좌표값을 추출한다. 즉, 중심부 기준선(CL)을 기준으로 단위 셀 각각에 대해 외곽선(OL2)과 중심부 기준선(CL) 사이의 거리 상의 차이값을 추출한다.
이후, 카메라 이미지의 픽셀 길이(L1), 즉 카메라 이미지의 외곽선 분포 x,y좌표를 실제 출선구 영역의 픽셀 길이(L2) 수치로 환산된 외곽선 분포 x, y 좌표 값으로 변환한다. 즉, 픽셀값 추출부(235)에서 추출된 단위 셀(CU) 각각에 대한 픽셀값의 x, y 좌표를 실제 출선구 영역의 셀 단위 픽셀값의 x, y 좌표값으로 변환한다.
이때, 출선구 영역의 실제 픽셀 길이(L2)는 사용자가 임의로 알고 있는 값(즉, 출선구(11b)와 비산방지 덮개(③, 도 2참조) 사이의 실제 길이)을 얻어진 카메라 이미지 상의 단위 셀의 픽셀 길이(L1)로 나눈 값으로 구할 수 있다.
상기 출선구 영역의 실제 픽셀 길이(L2)는 하기 [수학식 2]로 정의할 수 있다.
[수학식 2]
L2(m) = 영상 분석에 의해 산출된 픽셀 개수(EA) × 하나의 픽셀 길이
여기서, '하나의 픽셀 길이'는 '용융물(4) 스트림 전체 길이(m)/해당 영역 전체 픽셀 개수(EA)'로 구할 수 있다.
출선구 단면적 산출부(237)는 설정된 기준 x, y 좌표축과, 상기에서 환산된 출선구 영역의 실제 단위 셀의 x, y 좌표값을 이용해 하기의 [수학식 3]을 활용하여 해당 영역의 단면적을 구할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00001
여기서, 'S'는 중심부 기준선(CL)과 외곽선(OL2) 사이의 단면적(m2) 이고, 'k'는 y축 방향으로 구분된 단위 셀의 총 개수이고, 'S(n)'는 y축 방향으로 구분된 단위 셀의 단면적이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 용선 생산 설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도로서, 도 10과 같이, 최초 촬영된 첫 번째 이미지를 대상으로 앞서 설명한 단면적 산출에 대한 특징이 도출되지 않는 경우에는 순차적으로 얻어진 이미지를 대상으로 동일한 과정으로 반복하여 진행한다.
제1 및 제2 측정 카메라(21, 22)와 같이, 카메라 2대를 통해 출선구 중심부 기준선의 좌측과 우측부분에서 각각 촬영된 이미지를 바탕으로 앞서 설명한 이미지 프로세싱과 각도 보정(기하학적 보정)을 통해 각각 구해진 단면적을 출선구 단면적 산출부(237)를 통해 합산하여 전체 출선구의 이미지를 산출한다. 이때, 출선구의 전체 단면적(m2)은 출선구 기준선 좌측 단면적(m2)과 출선구 중심부 기준선 우측 단면적(m2)을 합산하는 방식으로 구한다.
이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 원료(철광석) 2 : 연료(코크스)
3 : 열풍 4 : 용융물
5 : 용선 6 : 슬래그
10 : 용선 생산 설비 11 : 고로
11a : 풍구 11b : 출선구
12 : 용선 이송설비 13 : 슬래그 처리설비
20 : 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 시스템
21 : 제1 측정 카메라 22 : 제2 측정 카메라
23 : 측정 단말기 231 : 휘도 추출부
232 : 기준선 선정부 233 : 외곽신 수치화부
234 : 단위 셀 설정부 235 : 픽셀값 추출부
236 : 기하학적 보정부 237 : 출선구 단면적 산출부

Claims (5)

  1. 용선 생산 설비용 고로의 출선구와 동일 높이로 상기 출선구의 좌측과 우측에 각각 배치되어 상기 출선구의 중심부를 기준으로 상기 출선구의 좌측 및 우측영역을 실시간으로 촬영하는 제1 및 제2 측정 카메라; 및
    상기 제1 및 제2 측정 카메라를 통해 촬영된 상기 출선구의 좌측 및 우측영역의 영상 이미지 각각에 대해 실시간으로 이미지 프로세싱을 수행한 후 상기 제1 및 제2 측정 카메라와 상기 출선구의 정면방향 간의 각도 차이를 기하학적 보정을 통해 각각 구해진 상기 출선구의 좌측영역의 단면적과 상기 출선구의 우측영역의 단면적을 합산하여 상기 출선구의 전체 단면적을 산출하는 측정 단말기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 용선 생산 설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 단말기는,
    상기 제1 및 제2 측정 카메라에서 촬영된 영상 이미지로부터 휘도값을 추출하는 휘도 추출부;
    상기 휘도 추출부를 통해 추출된 휘도값이 출선된 용융물의 스트림을 대상으로 그 상승폭이 일정 수준 이하로 현저히 줄어드는 시점을 도출하고, 그 시점으로부터 수직으로 그은 직선을 상기 출선구의 중심부 기준선으로 선정하는 기준선 선정부;
    상기 출선구와 상기 기준선 선정부에서 선정된 중심부 기준선 사이의 영역을 설정영역으로 설정하고, 설정된 설정영역에 대해 외곽선 분포를 수치화하는 외곽선 수치화부;
    상기 외곽선 수치화부에서 설정된 설정영역을 세로축 방향으로 상기 제1 및 제2 측정 카메라의 해상도에 부합하는 단위 셀로 각각 구분하여 설정하는 단위 셀 설정부; 및
    상기 중심부 기준선을 기준으로 세로방향으로 구분 설정된 단위 셀 각각에 대해 상기 외곽선과 상기 중심부 기준선 사이의 차이에 따른 픽셀값을 추출하는 픽셀값 추출부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 용선 생산 설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 단말기는,
    상기 제1 및 제2 측정 카메라와 상기 출선구 간의 각도 차이를 보정하는 기하학적 보정부; 및
    상기 기하학적 보정부를 통해 보정된 각 단위 셀의 픽셀값을 토대로 상기 출선구의 좌우측영역의 단면적을 각각 구한 후 상기 출선구의 좌측영역의 단면적과 상기 출선구의 우측영역의 단면적을 합산하여 상기 출선구의 전체 단면적을 산출하는 출선구 단면적 산출부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용선 생산 설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 시스템.
  4. 용선 생산 설비용 고로의 출선구와 동일 높이로 상기 출선구의 좌측과 우측에 각각 배치된 제1 및 제2 측정 카메라를 통해 출선구의 중심부를 기준으로 상기 출선구의 좌측 및 우측영역을 실시간으로 촬영하는 단계;
    상기 제1 및 제2 측정 카메라를 통해 촬영된 상기 출선구의 좌측 및 우측영역의 영상 이미지 각각에 대해 실시간으로 이미지 프로세싱을 수행하는 단계;
    상기 제1 및 제2 측정 카메라와 상기 출선구의 정면방향 간의 각도 차이를 기하학적 보정을 통해 보정한 후 상기 출선구의 좌우측영역의 단면적을 각각 산출하는 단계; 및
    상기 출선구의 좌측영역의 단면적과 상기 출선구의 우측영역의 단면적을 합산하여 상기 출선구의 전체 단면적을 산출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 용선 생산 설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 프로세싱을 수행하는 단계는,
    상기 제1 및 제2 측정 카메라에서 촬영된 영상 이미지로부터 휘도값을 추출하는 단계;
    추출된 휘도값이 출선된 용융물의 스트림을 대상으로 그 상승폭이 일정 수준 이하로 현저히 줄어드는 시점을 도출하고, 그 시점으로부터 수직으로 그은 직선을 상기 출선구의 중심부 기준선으로 선정하는 단계;
    상기 출선구와 선정된 중심부 기준선 사이의 영역을 설정영역으로 설정하고, 설정된 설정영역에 대해 외곽선 분포를 수치화하는 단계;
    상기 설정된 설정영역을 세로축 방향으로 상기 제1 및 제2 측정 카메라의 해상도에 부합하는 단위 셀로 각각 구분하여 설정하는 단계; 및
    상기 중심부 기준선을 기준으로 세로방향으로 구분 설정된 단위 셀 각각에 대해 상기 외곽선과 상기 중심부 기준선 사이의 차이에 따른 픽셀값을 추출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 용선 생산 설비용 고로의 용융물 배출 출선구의 단면적 측정 방법.
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